IL-17a在肺炎链球菌中耳炎固有免疫应答和组织损伤中的"双刃剑"作用机制研究

In otitis media (OM), the irreversible middle ear tissue injury during the course of immune response is the key factor leading to hearing loss or even deafness. Based on the C57BL/6 mice model infected by S.pn, the most important bacterial pathogen associated with OM, our research group has firstly discovered that IL-17a, a major pro-inflammatory factor, played the role of a double-edged sword by breaking the balance between immune response and tissue injury. However, the mechanism of causing such an imbalance remains unclear. Techniques such as real-time PCR, expression spectrum genechips, western blot,flow cytometry and laser scanning confocal microscope will be used.Based on the knockout mice models and primary cells models, we propose to research the following three aspects. The first step is to find out the pattern-recognition receptors of S.pn, then to identify the signal transduction pathways of IL-17a release, and therefore to clarify the molecular mechanism of innate immune response and tissue injury mediated by IL-17a. Our final goal is to map out the mechanism of "recognition by the pattern-recognition receptors-activation of signal transduction pathways-release of IL-17a-imbalance between innate immune response and tissue injury". This research can not only unveil the potential role of IL-17a in S.pn OM pathogenesis, but also might contribute to clarify the mechanism of hearing loss due to the imbalance between immune response and tissue injury, providing new ideas of therapy for OM.

免疫应答所致的中耳组织不可逆损伤是中耳炎损害患者听力的主要原因。本课题组在建立了肺炎链球菌中耳炎小鼠模型的基础上，发现IL-17a在启动固有免疫应答和组织损伤中可能具有"双刃剑"作用，造成免疫应答和组织损伤失衡，但具体机制尚不清楚。 本项目拟借助缺陷小鼠模型、原代细胞模型，采用荧光定量PCR、功能分类表达谱芯片、western blot、流式细胞术、激光共聚焦等技术，从以下3方面进行研究：寻找中耳微环境中识别菌体成分的模式识别受体（PRR）；筛选激活IL-17a释放的信号传导通路；探讨IL-17a启动固有免疫应答和造成中耳组织免疫损伤的分子机制。最终绘制出"PRR识别-信号传导通路激活-IL-17a释放-固有免疫应答和组织损伤失衡"的机制图谱。 本研究不仅能阐明IL-17a在肺炎链球菌中耳炎致病机制中的作用，还能阐明免疫应答和组织损伤失衡致儿童听力损伤的机制,为中耳炎的治疗提供新思路。

急性中耳炎（AOM）是儿童最常见的感染性疾病之一。固有免疫应答和组织损伤失衡是中耳炎损害患者听力的主要原因,但具体机制尚不清楚。课题组前期发现IL-17a在启动固有免疫应答和组织损伤中可能具有“双刃剑”作用，因此，本项目以IL-17a为切入点，探究IL-17a在中耳微环境中的产生机制及其启动宿主免疫应答和造成组织损伤的具体机制。. 首先，我们改良了AOM小鼠模型。然后，通过全基因组表达谱芯片技术发现感染后TLR2、4等多种PRRs激活，启动了MAPK、Jak-STAT等信号通路，促进多种细胞因子、趋化因子的转录。经验证明确TLR2、TLR4的表达均显著升高。当TLR2缺陷时，中耳腔Spn清除障碍，中耳组织病理损伤持续不恢复，中耳炎迁延不愈。当TLR4缺陷时，接种Spn前自发性中耳炎的发生率就已高达60%以上。表明TLR2、TLR4在AOM的发生发展中具有重要作用。. 进一步，我们的研究重点是探讨IL-17a启动宿主免疫应答和造成组织损伤的具体机制。研究证实：Spn AOM时，中性粒细胞是募集至感染小鼠中耳腔并发挥抗菌效应的主要细胞，中耳上皮细胞和募集的中性粒细胞高表达IL-17a。TLR2介导IL-17a的产生。IL-17a通过p38 MAPK信号通路诱导中性粒细胞的募集和凋亡，从而促进细菌的清除。在免疫应答的同时，感染小鼠表现出中耳组织损伤的特征，IL-17a具有加重组织损伤的作用。深入研究发现，IL-17a通过p38MAPK信号传导通路促进中性粒细胞高表达MPO，MPO通过促进ROS产生和中性粒细胞凋亡两种途径加重中耳组织损伤。在上述研究中，我们发现MPO具有杀菌和致组织损伤的双重作用，但ROS和弹性蛋白酶仅有致组织损伤的作用。我们还发现Spn通过TLR4介导，以ROS依赖的方式诱导NETs的产生，但NETs不参与Spn的清除。. 此外，我们发现感染后小鼠中耳PGRN表达水平明显升高。PGRN能促进细菌清除，并通过下调CCL2的表达，抑制巨噬细胞的募集，从而抑制组织炎症。并且，Spn通过HIF1α依赖的途径，启动糖代谢重编程，加强炎症反应。.通过本项目研究，为IL-17a在免疫应答和组织损伤失衡致儿童听力损伤中的作用及分子机制提供了有价值的实验证据。然而，研究结果也提示中性粒细胞及其代谢重编程可能具有更为重要的作用，有待进一步探究。